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快速参考（30 秒）

现代 C++（C++23/C++20）开发专家——RAII、智能指针、概念、范围、模块和 CMake。

自动触发：.cpp、.hpp、.h、CMakeLists.txt、vcpkg.json、conanfile.txt、现代 C++ 相关讨论

核心能力：

• C++23 特性：std::expected、std::print、std::generator、显式对象参数推导
• C++20 特性：概念、范围、模块、协程、std::format
• 内存安全：RAII、五法则、智能指针（unique_ptr、shared_ptr、weak_ptr）
• STL：容器、算法、迭代器、std::span、std::string_view
• 构建系统：CMake 3.28+、FetchContent、预设
• 并发：std::thread、std::jthread、std::async、原子操作、std::latch/barrier
• 测试：Google Test、Catch2
• 包管理：vcpkg、Conan 2.0

快速模式

智能指针工厂模式：创建一个带有静态工厂方法的类，该方法返回 std::unique_ptr。添加 memory 头文件，定义一个 Widget 类，其静态 create 方法接受一个 int 类型的 value 参数。create 方法使用 std::make_unique 实例化并返回 Widget。构造函数应为 explicit，接受 value 参数，并将其存储在私有成员变量中。

概念约束模式：定义一个名为 Numeric 的概念，将 std::integral 或 std::floating_point 约束组合起来。创建一个名为 square 的模板函数，要求 T 满足 Numeric 概念；该函数接受一个 value 参数，并返回 value 与自身相乘的结果。

范围管道模式：使用 std::views::iota 创建一个从 1 到 100 的范围，通过管道传入筛选器以选出偶数，然后通过变换将每个值平方，最后取前 10 个结果。

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实现指南（5 分钟）

C++23 新特性

使用 std::expected 处理错误：创建一个枚举类 ParseError，包含 InvalidFormat 和 OutOfRange 两个值。定义一个 parse_int 函数，接受 std::string_view，并返回包含 int 或 ParseError 的 std::expected。在函数内部使用 try-catch 块调用 std::stoi。捕获 std::invalid_argument 并返回包含 InvalidFormat 的 std::unexpected，捕获 std::out_of_range 并返回包含 OutOfRange 的 std::unexpected。成功时直接返回解析后的值。使用时，通过 if(result) 检查结果，并使用星号运算符访问值，或处理错误情况。

使用 std::print 实现类型安全输出：包含 print 头文件，并使用 std::println 和花括号占位符进行格式化输出。支持格式说明符，例如冒号后跟 hash x 表示十六进制，或冒号后跟 .2f 表示浮点精度。

显式对象参数推导：定义一个 Builder 类，包含一个 string 类型的 data_ 成员。创建一个模板参数为 Self 的模板方法 append，该方法接受 this Self 和一个 string_view 参数。使用 std::forward 转发 self，并返回 Self 和。这样可以在左值和右值对象上进行链式调用。

C++20 特性

概念与约束：使用 requires 表达式定义一个 Hashable 概念，检查 std::hash 是否能生成 std::size_t。创建带有 requires 子句的模板函数，将 Container 类型约束为 std::ranges::range。对于单个参数的简单约束，使用 std::integral auto 这种简写语法。

模块：创建一个扩展名为 .cppm 的模块接口文件。使用 export module，后跟模块名称。定义一个包含模板函数的 export 命名空间。在使用模块的文件中，使用 import 语句代替 include 指令。在支持模块的编译器中，导入 std 以访问标准库。

Ranges 库：为 Person 等数据类型定义结构体，包含 name 和 age 字段。使用管道运算符串联 views::filter 和 lambda 表达式（用于检查条件），然后使用 views::transform 提取字段。使用基于范围的 for 循环进行遍历。使用 std::ranges::sort 和投影，按成员字段排序。

RAII 和资源管理

五法则：实现一个管理原始指针和大小的 Resource 类。构造函数使用数组形式的 new 分配内存。析构函数调用数组形式的 delete。拷贝构造函数分配新内存并使用 std::copy。拷贝赋值运算符通过创建临时对象并调用 swap，使用 copy-and-swap 惯用法。移动构造函数使用 std::exchange 获取所有权并将源对象置空。移动赋值运算符删除当前数据并使用 std::exchange。swap 成员函数交换指针和大小成员。

智能指针模式：对于唯一所有权，创建通过 std::make_unique 返回 std::unique_ptr 的静态工厂方法。对于存在循环引用的共享所有权，将 std::enable_shared_from_this 用作基类。使用 std::vectorstd::shared_ptr 存储子节点，并使用 std::weak_ptr 存储父节点，以打破引用循环。设置父子关系时使用 weak_from_this。

CMake 现代模式

C++23 的 CMakeLists.txt 结构：以 cmake_minimum_required VERSION 3.28 和 project 声明开头。将 CMAKE_CXX_STANDARD 设为 23，并启用 STANDARD_REQUIRED ON。启用 CMAKE_EXPORT_COMPILE_COMMANDS。使用生成器表达式设置特定编译器的警告标志，并检查 CXX_COMPILER_ID 是否为 GNU、Clang 或 MSVC。使用 FetchContent 声明依赖项，并设置 GIT_REPOSITORY 和 GIT_TAG 参数。调用 FetchContent_MakeAvailable 下载并配置依赖项。使用 add_library 创建库，使用 target_include_directories 设置包含目录，并使用 target_link_libraries 链接库。进行测试时，启用 testing，添加测试可执行文件，链接 GTest::gtest_main，并使用 gtest_discover_tests。

并发

std::jthread 和停止令牌：定义一个接收 std::stop_token 参数的工作函数。循环执行工作并休眠，直到 stop_requested 返回 true。创建 std::jthread 对象并传入工作函数。调用 request_stop 发出终止信号。线程析构函数会自动等待线程结束。

同步原语：使用 std::latch 并调用 count_down 进行一次性同步。使用 std::barrier 和 arrive_and_wait 进行重复同步。使用 std::counting_semaphore 管理资源池，并调用 acquire 和 release。

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高级实现（10 分钟以上）

如需全面了解以下内容：

• 模板元编程模式
• 高级并发（线程池、无锁数据结构）
• 内存管理和自定义分配器
• 性能优化（SIMD、缓存友好模式）
• 生产环境模式（依赖注入、工厂）
• 使用 Google Test 和 Catch2 进行扩展测试

请参阅：

• 高级模式 - 完整的高级模式指南

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Context7 库映射

• /microsoft/vcpkg - 包管理器
• /conan-io/conan - Conan 包管理器
• /google/googletest - Google Test 测试框架
• /catchorg/Catch2 - Catch2 测试框架
• /fmtlib/fmt - fmt 格式化库
• /nlohmann/json - 现代 C++ 的 JSON 库
• /gabime/spdlog - 高速日志库

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搭配使用效果良好

• moai-lang-rust - 系统编程对比与互操作
• moai-domain-backend - 后端服务架构
• moai-workflow-testing - DDD 和测试策略
• moai-essentials-debug - 调试和性能分析
• moai-foundation-quality - TRUST 5 质量原则

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故障排除

版本检查：运行 g++ --version，确认 GCC 13+ 支持 C++23；运行 clang++ --version，确认 Clang 17+；运行 cmake --version，确认 CMake 3.28+。

常用编译标志：标准构建使用 -std=c++23 和 -Wall -Wextra -Wpedantic -O2。调试构建添加 -fsanitize=adddess,undefined -g。

vcpkg 集成：从 GitHub 克隆 vcpkg 仓库，运行 bootstrap-vcpkg.sh，然后使用 vcpkg install 安装 fmt、nlohmann-json 和 gtest 等软件包。配置 CMake 时，使用 -DCMAKE_TOOLCHAIN_FILE 指向 vcpkg 的 buildsystems/vcpkg.cmake。

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最后更新：2026-01-11 状态：活跃（v1.1.0）